RASTREAMENTO DE OBJETO EM OPENCV USANDO O ALGORITMO CAMSHIFT E BLENDER

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1 REVISÃO DE LITERATURA

1.1 ORIGENS DO PROCESSAMENTO DIGITAL DE IMAGENS

De acordo com Gonzalez e Woods (2010), uma das primeiras aplicações das imagens digitais ocorreu na indústria dos jornais, quando as imagens eram enviadas por cabo submarino entre Nova York e Londres. Assim a redução do tempo para transportar uma fotografia pelo oceano Atlântico, teve por decorrência da implementação do sistema de transmissão de imagens por cabo submarino, um equipamento de impressão especializado codificava as imagens para a transmissão a cabo e depois as reconstruía no recebimento. A Figura 1 mostra como era reproduzida a imagem em uma impressora telegráfica, equipada com fontes tipográficas.

[pic 1]

Figura 1 fotografia digital produzida em 1921, baseada por uma impressora telegráfica.

Fonte: GONZALEZ, WOODS, 2015, p2.

Por não envolverem o uso de computadores, não são considerados resultados de processamento digital de imagem no contexto de definição (GONZALEZ, WOODS, 2010). Com isso eles afirmam que a história do processamento digital de imagem possui uma estreita relação com o desenvolvimento do computador digital, portanto imagens digitais necessitam da capacidade de armazenamento e desempenho computacional, pois há dependência no crescimento de processamento digital de imagem em relação com o desenvolvimento de computadores digitais.

1.2 PROCESSAMENTO DIGITAL DE IMAGEM

A visão computacional procura emular a visão humana, e por essa razão, no processamento de imagem digital, a entrada do sistema é uma imagem e a saída é um conjunto de valores numéricos que podem ou não compor uma imagem, possuindo uma interpretação da imagem como todo.

Segundo Gomes e Velho (2002), um sistema de processamento digital de imagens, obtém um conjunto de imagens na entrada e retorna um conjunto de imagens na saída, seguindo adequadamente às necessidades do problema abordado.

1.3 IMAGEM DIGITAL

As imagens digitais são utilizadas em diversos dispositivos e podem ser obtidas do mundo real através de sensores, de câmeras que captam luz ou de imagens previamente processadas em computadores, smartphones e tablets.

Uma imagem digital pode ser definida como uma função bidimensional, assim f (x,y), em que x e y são coordenadas espaciais (plano), e a amplitude de f em qualquer par de coordenadas (x,y) é chamada de intensidade ou nível cinza da imagem nesse ponto. Portanto uma imagem digital é definida quando x, y e os valores de intensidade de f são quantidades finitas e discretas". (GONZALEZ, WOODS 2010).

Uma imagem digital é composta de um número finito de elementos, cada um com localização e valor específico. Esses elementos são chamados de elementos pictóricos, elementos de imagem, pels e pixels, sendo pixels o termo mais utilizado na representação dos elementos de uma imagem digital.

1.4 ETAPAS DO PROCESSAMENTO DIGITAL DE IMAGEM

O processamento de imagens é constituído por etapas que são fundamentais para determinadas aplicações. Essas etapas são: formação e aquisição da imagem, digitalização, pré-processamento, segmentação, pós-processamento, extração de atributos, classificação e reconhecimento, ilustrado na figura 2.

Para melhor compreensão de como ocorre o processamento digital de imagem, as etapas citadas acima serão apresentadas de modo mais aprofundado.

[pic 2]

Figura 2: Etapas de um sistema de PDI.

Fonte: ESQUEF; ALBUQUERQUE, 2015,p3.

1.4.1 Formação e aquisição da Imagem

Dentre as etapas de processamento de imagens, a aquisição é a primeira a ocorrer, sendo necessário um dispositivo de aquisição, tais como os smartphones, tablets, câmeras fotográficas, webcans. Os dispositivos são divididos em dois elementos necessários para a aquisição digital de imagens.

O primeiro é um dispositivo físico que deve ser sensível ao espectro de energia eletromagnético. Este dispositivo transdutor deve produzir em sua saída um sinal elétrico proporcional ao nível de energia percebido. O segundo, chamado digitalizador, é um dispositivo que converte o sinal elétrico analógico produzido na saída do sensor em um sinal digital. (ALBUQUERQUE; CANNER, 2005, p. 145).

1.4.2 Pré-processamento

Na aquisição da imagem, a mesma é capturada através de um sensor que a converte em uma representação digital adequada. Os tipos de dispositivos utilizados são o Charged Coupled Device (CCD) ou o Complementary Metal Oxide Semicondutor (CMOS), que são dispositivos de estado sólido. Eles são circuitos integrados compostos por elementos que geram uma corrente elétrica quando a luz incide sobre eles. Existem diferenças na maneira como a energia luminosa é transformada em energia elétrica e em como esse sinal é processado em cada um dos dispositivos.

O CMOS tem a corrente elétrica amplificada em cada uma das células fotoelétricas, enquanto o CCD faz esse processo em uma linha de células fotoelétricas. O sinal do CMOS é muito mais ruidoso que o sinal do CCD, mas avanços tecnológicos recentes permitiram reduzir esse ruído e surgir uma nova geração de câmeras e filmadoras. (APTINA, 2011).

A qualidade da imagem dependerá da iluminação, dos números de células fotoelétricas e dos números de níveis de cinza ou de cores, mas existem técnicas de pré-processamento que têm a função de melhorar a qualidade da imagem. Sendo as principais técnicas, métodos que operam no domínio espacial e métodos que operam no domínio da frequência.

1.4.3 Segmentação

A separação da imagem como um todo nas partes que a constituem e que se diferenciam é o modo mais simplificado de apresentar o conceito de segmentação de imagem. Ela ocorre tanto no processamento digital de imagens quanto na área de visão computacional. Segundo Jain, 1989 (apud REIS, 2015, p. 19), a segmentação em Visão Computacional refere-se ao processo de decomposição de uma imagem digital em vários segmentos (regiões) que a formam. A área de Processamento Digital de Imagens define a parte da análise que trata da definição de objetos geográficos ou